Hohe Anforderungen an Komponenten zur Flüssigkeitskühlung bei steigender Nachfrage nach Hightech-Kühlmitteln

Mit der schnell voranschreitenden Entwicklung in der Leistungselektronik steigen auch die Anforderungen an fortschrittliche Kühlsysteme. Zusätzlich zu den etablierten Wasser-Glykol-Gemischen kommen neue Flüssigkeiten auf den Markt, die höhere Anforderungen an die eingesetzten Systemkomponenten stellen. Schnellverschlusskupplungen sind solche Systemkomponenten, die von CEJN in internen Testverfahren für die Verwendung mit unterschiedlichen Medien und Anwendungen qualifiziert werden.

Es besteht kein Zweifel darüber, dass die Entwicklung der elektrotechnischen Applikationen rasant vorangeht.
Traditionell wurden Wasser-Glykol-Gemische für den Wärmetransport in flüssigkeitsgekühlten Datenzentren, Schnellladestationen, Umrichtern und sonstiger Leistungselektronik eingesetzt. Auch wenn Wasser und Glykol immer noch einen effektiven Wärmetransport gewährleisten, reichen deren Kühlungspotentiale in den heutigen elektrotechnischen Anwendungen nicht mehr aus. Daher ist die Entwicklung neuer Medien erforderlich.

Neue synthetische Kühlflüssigkeiten besitzen eine niedrige Siedetemperatur, sodass sich Zwei-Phasen-Kühlsysteme mit einer höheren Kühlleistung realisieren lassen. Zudem sind diese Medien elektrisch isolierend. Eine positive Eigenschaft, die im Falle einer Leckage einen elektrischen Kurzschluss verhindert.

Interne Prüfung von Schnellverschlusskupplungen 

Mit der Einführung von neuen Kühlmitteln steigen die Beständigkeitsanforderungen an die Werkstoffe der Schnellverschlusskupplungen. Jedes Kühlmittel besitzt spezifische Eigenschaften, die unterschiedliche Anforderungen an die Schnellverschlusskupplung und an das verwendete Dichtungsmaterial stellen. Je nach Kühlmittel sind auch unterschiedliche Temperaturbereiche zu berücksichtigen.

Die Ingenieure von CEJN führen derzeit interne Tests mit neu entwickelten Kühlmitteln durch, um herauszufinden, welche Kupplungen und Dichtungen für die unterschiedlichen Kühlmittel geeignet sind. Bei Bedarf werden die Untersuchungen durch die Einbindung von unabhängigen Testinstituten ergänzt.

Die Tests helfen wertvolles Wissen aufzubauen und ermöglichen eine sorgfältige Beratung der Kunden hinsichtlich des Einsatzes von Schnellverschlusskupplungen in spezifischen Applikationen und Umgebungen. Im Vergleich zu alten Flüssigkeiten haben neue Kühlmedien auch eine verbesserte Umweltverträglichkeit.

Prüfverfahren entsprechend ISO-Norm 1817

Gemäß der ISO-Norm 1817 "Elastomere oder thermoplastische Elastomere - Bestimmung des Verhaltens gegenüber Flüssigkeiten" werden folgende Bereiche geprüft:

1. Materialverträglichkeit von Dichtungen

Die Materialbeständigkeit wird durch das Einlegen der Dichtung in die entsprechende Flüssigkeit ermittelt.
Anschließend werden Veränderungen von Gewicht, Volumen, Dimensionen und Materialhärte bewertet.

Einige der neuen Hightech Kühlmittel, etwa Hydrofluorether (HFE), zeichnen sich durch ein hohes Lösevermögen aus. Dabei besteht die Gefahr, dass die Weichmacher in den Elastomerdichtungen aus der Gummimischung migrieren, was in der Folge zu Leckagen führen kann. Es ist daher wichtig, ein qualitativ hochwertiges Elastomer zu wählen, welches für das verwendete Kühlmittel geeignet ist.

2. Einfluss auf Schmierstoffe und Kupplungen

Bei den Tests werden auch mögliche Auswirkungen auf die Schmierung der Dichtung und der Schnellverschlusskupplung selbst bewertet. Es ist wichtig zu wissen, welche Kühlmittel negative Auswirkungen auf den Schmierstoff haben und ob zweiphasige oder einphasige Flüssigkeiten verwendet werden sollten.

Zweiphasige Flüssigkeiten haben zwar einen effizienteren Wärmeübergang als einphasige Flüssigkeiten - sie sind aber auch komplexer in der Handhabung. Da fluorierte Flüssigkeiten das Schmiermittel auflösen, müssen alternative Lösungen getestet werden, welche diese Eigenschaft nicht haben. 

3. Wie unterschiedliche Kühlmittel auf unterschiedliche Temperaturen reagieren

Nachdem die oben genannten Qualifizierungstests abgeschlossen sind, werden die Schnellverschlusskupplung in einer Klimakammer getestet, um den Einfluss unterschiedlicher klimatischen Bedingungen auf Dichtung und Schmierung herauszufinden.

 

Verfasst von:

Mats Ahnheim
Produktmanager Fluide

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